Deep Learning‐Based Crack Damage Detection Using Convolutional Neural Networks

卷积神经网络 索贝尔算子 计算机科学 深度学习 稳健性(进化) 像素 计算机视觉 人工智能 Canny边缘检测器 影子(心理学) 模式识别(心理学) 适应性 图像(数学) 边缘检测 图像处理 化学 心理治疗师 基因 生物 生物化学 生态学 心理学
作者
Young‐Jin Cha,Wooram Choi,Oral Büyüköztürk
出处
期刊:Computer-aided Civil and Infrastructure Engineering [Wiley]
卷期号:32 (5): 361-378 被引量:2653
标识
DOI:10.1111/mice.12263
摘要

Abstract A number of image processing techniques (IPTs) have been implemented for detecting civil infrastructure defects to partially replace human‐conducted onsite inspections. These IPTs are primarily used to manipulate images to extract defect features, such as cracks in concrete and steel surfaces. However, the extensively varying real‐world situations (e.g., lighting and shadow changes) can lead to challenges to the wide adoption of IPTs. To overcome these challenges, this article proposes a vision‐based method using a deep architecture of convolutional neural networks (CNNs) for detecting concrete cracks without calculating the defect features. As CNNs are capable of learning image features automatically, the proposed method works without the conjugation of IPTs for extracting features. The designed CNN is trained on 40 K images of 256 × 256 pixel resolutions and, consequently, records with about 98% accuracy. The trained CNN is combined with a sliding window technique to scan any image size larger than 256 × 256 pixel resolutions. The robustness and adaptability of the proposed approach are tested on 55 images of 5,888 × 3,584 pixel resolutions taken from a different structure which is not used for training and validation processes under various conditions (e.g., strong light spot, shadows, and very thin cracks). Comparative studies are conducted to examine the performance of the proposed CNN using traditional Canny and Sobel edge detection methods. The results show that the proposed method shows quite better performances and can indeed find concrete cracks in realistic situations.
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